[发明专利]用于生物应用的控制系统和方法

说明书

发明领域

本教导的领域为与样品容器阵列一起在热循环系统中使用的托盘组件。

背景技术

对热不均匀性(TNU)的分析是表征热块组件性能领域的已确定的属性，所述热块组件可用于多种生物分析仪器。通常在热块组件的样品块部分测量TNU，该样品块可以咬合样品支持装置。TNU可以表示为样品块中最热区域和最冷区域之间的差异或平均差异。例如，TNU可以被确定为样品块中最热样品温度或位置与最冷样品温度或位置之间的差异或平均差异。根据凝胶数据设置的行业标准可以将如此定义的TNU表示为约1.0°C的差异或0.5°C的平均差异。在历史上，降低TNU的焦点针对的是样品块。例如，已经观察到，样品块的边缘通常比中心更冷，并且这种温度上的差异被转移到样品支持装置中正在处理的生物样品。

在本领域中，在多个样品(特别是当放置在孔阵列中时)之间的不均匀性的一个常见理由被称为边缘效应。边缘效应通常发生在这样的配置中，例如，其中微量滴定板的外部边缘的孔比位于微量滴定板的中心的孔向环境更快地释放热。这导致了中心孔和外部孔之间的温度差异。孔内生物样品中的水蒸发并冷凝在生物样品之上的孔内壁加剧了这种效应。本领域技术人员将认识到生物样品中液体的损失会改变生物样品中反应物的浓度，也会影响反应的pH值。浓度和pH值的改变均会影响反应的效率，导致在微量滴定板的孔之间的不一致的反应效率，并进而导致了生物样品之间的不一致的反应效率。

样品块的多个实施方案可被改造来接收多个装盛样品的装置，例如微量滴定板。此外，样品块的多个实施方案可以具有被改造来接收基本平坦的装盛样品的装置(例如微型卡)的基本平坦的表面。在能够接收微量滴定板或微型卡或任何其他适于核苷酸处理的容器的样品块中，置于容器中的生物样品可根据热循环曲线经历热循环。例如，二设定点热循环曲线可包括用于变性步骤的设定点温度和用于退火/延长步骤的设定点温度。用于变性步骤的设定点温度可以为约94-98°C，而用于退火/延长步骤的设定点温度可以为约50-65°C。或者，可以使用三设定点温度操作方案，其中退火和延长步骤是分开的步骤。根据多种操作方案，用于延长步骤的设定点温度可以为约75-80°C。在热循环的规定的步骤中，为了为该步骤的化学过程赢得时间，可以为设定点温度限定具体持续时间。本领域技术人员知悉，热循环中各步骤的持续时间可以是不同的间隔。对于所有操作方案，不管使用的是何种设定点温度操作方案，本领域技术人员会理解操作方案的成功或失败(至少部分地)取决于热循环仪要达到每个设定点的所需温度，以及每个装盛生物样品的孔在上述的持续时间期间均处于该设定点温度。

能够确定样品块组件的热不均匀性对于本领域技术人员是重要的。例如，常用方法是使用热电偶、热敏电阻、PRT或本领域内公知的其它类型的热传感器。所述传感器被用于检测样品容器阵列上多个点的温度。然后使用测量得到的温度计算温度不均匀性，并将该结果与上文所讨论的允许值比较。

在本教导中，发现生物样品的水性组分的冷凝和蒸发效应是导致用于生物分析研究界的目前可用的热块组件的温度不均匀性的主要因素。本教导介绍了控制生物样品中水性组分的冷凝和蒸发的新方法，其中根据本教导的实施方案与本领域多种已确立的教导相反。

发明概述

在本发明的一实施方案中，给出了用于控制多个容器之间的环境温度不均匀性的托盘组件。所述托盘组件包括主体，其由具有第一导热系数的第一材料制成。所述主体还具有多个开口，所述多个开口被配置来接收装盛一种或多种核苷酸样品的多个容器。所述托盘组件还包括连接器，其由具有第二导热系数的第二材料制成。此外，所述连接器的导热系数大于所述主体的导热系数。

在另一实施方案中，所述托盘组件的主体被改造来接收至少一个密封装置。

在另一实施方案中，所述至少一个密封装置选自：置于所述主体和热盖之间的顶部密封装置，置于所述主体和样品块之间的一个或多个底部密封装置，以及其组合。

在另一实施方案中，所述第一材料具有小于2W/(m·K)的导热系数，并且所述第二材料具有大于200W/(m·K)的导热系数。

在另一实施方案中，所述第一材料包括聚合物材料，并且所述第二材料包括金属。

在另一实施方案中，所述第一材料包括聚碳酸酯，并且所述第二材料包括选自铝、铜和钢的金属。

在另一实施方案中，所述第二材料包括铜。

在另一实施方案中，所述第二材料包括不锈钢合金。

在另一实施方案中，所述连接器包含多个开口，其对应于主体的多个开口。